Tudósok megtalálták a módját, hogyan lehet a hidrogén üzemanyag előállítását 25-ször hatékonyabbá tenni

A nulla kibocsátású hidrogén üzemanyag ígéretes lehetőséget jelent a fosszilis tüzelőanyagokra való támaszkodás csökkentésében, ha megtal...

A nulla kibocsátású hidrogén üzemanyag ígéretes lehetőséget jelent a fosszilis tüzelőanyagokra való támaszkodás csökkentésében, ha megtalálnánk a módot az olcsóbb előállításra őrült nagy energia ráfordítás nélkül. A tudósok most rátaláltak egy módszerre, amellyel hatékonyan lehet a hidrogén üzemanyagot előállítani rozsda és fényforrás felhasználásával.

Ehhez mindössze néhány alapvető összetevőre van szükség, egy higany-xenon lámpából származó fényre, víz és metanol oldatára, valamint az α-FeOOH néven ismert rozsda (vagy vas-oxid) típusára. Egy új tanulmányban a kutatók körvonalazták, hogy ez a módszer 25-ször annyi hidrogént eredményez, mint a titán-dioxid katalizátorokat alkalmazó meglévő módszerek. (1)

A hidrogén üzemanyag előállítás egyik legnagyobb kihívása a hidrogénatomok elválasztása a többi molekulától, és megtartása anélkül, hogy az egész anyag felrobbanna. Az új módszerben a titán helyett a rozsda használata úgy tűnik, hogy megakadályozza a képződött hidrogéngázt abban, hogy újból összekapcsolódjon az oxigénnel, megkönnyítve az elemek szétválasztását, és ezzel egyidejűleg csökkentve a robbanás kockázatát.

Ez a gyúlékonyság az egyik oka annak, hogy a hidrogén üzemanyag előállítása igen veszélyes. A másik az, hogy a hidrogén elválasztása (a víztől, a metántól vagy valami hasonlótól) általában sokkal több energiát igényel, mint ami a gyakorlatban életképes.

"Nagyon meglepődtünk a hidrogén ezen katalizátor általi felhasználásával történt előállítását illetően, mivel a legtöbb vas-oxidról nem ismert, hogy hidrogénné redukálható," - mondja Ken-ichi Katsumata, a japán Tokiói Tudományos Egyetem anyagkutatója.

"Ezt követően megvizsgáltuk az α-FeOOH aktiválásának feltételeit és megállapítottuk, hogy az oxigén nélkülözhetetlen tényező, ami a második meglepetés, mivel sok tanulmány kimutatta, hogy az oxigén a gerjesztett elektronok csapdába ejtésével gátolja a hidrogéntermelést."

Amellett, hogy gyakoribb (és ezért olcsóbb), mint a hidrogén előállításához katalizátorként használt más fémek, ez a rozsda nagyon stabilnak tűnik. A kutatók beszámolnak arról, hogy a laboratóriumi kísérleteiket meglepő módon 400 órán keresztül fenn tudták tartani.

Tekintettel arra, hogy a hidrogén forrása ebben az esetben egyszerű szerves hulladék, az új megközelítés hatalmas különbségeket eredményezhet az energiarendszerekben, ami egy olyan hidrogén előállítási folyamat, amely számos előnnyel jár.

Akár egy autómotorban, akár erőműben, a hidrogén üzemanyag egyetlen mellékterméke a víz. A forradalmi tüzelőanyag forrás ígéretének köszönhetően sok tudós keményen dolgozik a hidrogén előállításán gazdag erőforrások, például víz és napfény felhasználásával.

Láthattunk számos katalizátort, amelyeket sikeresen teszteltek az utóbbi években, és számos lehetőséget kínáltak a szakértők számára a további felfedezésekhez, ám még mindig le kell küzdeni a kihívást, hogy valami olyat kapjunk, amely üzleti szempontból is életképes.

Ez a legújabb tanulmány egy jelentős előrelépést ír le, de még sokkal több kutatásra van szükség, mielőtt autóinkat hidrogénnel táplálhatnánk. Az egyik terület, amelyet a csoport meg akar vizsgálni, az, hogy miért olyan fontos az oxigén a termelési folyamatban (amikor eltávolították a katalizátorból, a kísérletek kudarcot vallottak).

"Az oxigénnek a fény indukálta α-FeOOH aktiválásában játszott funkcióját még nem értettük meg," - mondja Katsumata.

"Ezért a következő kihívás a mechanizmus feltárása." (2)

(1) - https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/
(2) - https://www.tus.ac.jp/en/mediarelations/archive/